Ágrip: Áhrif mismunandi hitameðhöndlunarferla á frammistöðu ZG06Cr13Ni4Mo efnis voru rannsökuð. Prófið sýnir að eftir hitameðhöndlun við 1 010 ℃ eðlileg + 605 ℃ aðalhitun + 580 ℃ aukahitun nær efnið besta frammistöðuvísitölunni. Uppbygging þess er lágkolefnismartensít + öfug umbreyting austenít, með miklum styrk, lághitaþol og viðeigandi hörku. Það uppfyllir frammistöðukröfur vörunnar við beitingu hitameðhöndlunar á stórum blaðsteypu.
Leitarorð: ZG06Cr13NI4Mo; martensitic ryðfríu stáli; blað
Stór blöð eru lykilhlutir í vatnsaflshverflum. Þjónustuskilyrði hlutanna eru tiltölulega erfið og þeir verða fyrir áhrifum af háþrýstingsvatnsrennsli, sliti og veðrun í langan tíma. Efnið er valið úr ZG06Cr13Ni4Mo martensitic ryðfríu stáli með góða alhliða vélrænni eiginleika og tæringarþol. Með þróun vatnsafls og tengdra steypu í átt að stórum stíl, eru settar fram hærri kröfur um frammistöðu ryðfríu stáli efna eins og ZG06Cr13Ni4Mo. Í þessu skyni, ásamt framleiðsluprófun á ZG06C r13N i4M o stórum blöðum innlendra vatnsaflstækjafyrirtækis, með innri eftirliti með efnasamsetningu efnisins, samanburðarprófun á hitameðhöndlunarferli og greiningu á prófunarniðurstöðum, bjartsýni einnar eðlilegur + tvöfaldur hitunarhiti meðferðarferli ZG06C r13N i4M o ryðfríu stáli efni var staðráðið í að framleiða steypu sem uppfylla miklar kröfur um afköst.
1 Innra eftirlit með efnasamsetningu
ZG06C r13N i4M o efni er hástyrkt martensitic ryðfríu stáli, sem þarf að hafa mikla vélrænni eiginleika og góða höggþol við lágt hitastig. Til þess að bæta frammistöðu efnisins var efnasamsetningin stjórnað innri, krafðist w (C) ≤ 0,04%, w (P) ≤ 0,025%, w (S) ≤ 0,08%, og gasinnihaldið var stjórnað. Tafla 1 sýnir efnasamsetningarsvið innra eftirlits efnisins og greiningarniðurstöður efnasamsetningar sýnisins og tafla 2 sýnir innra eftirlitskröfur efnisgasinnihalds og greiningarniðurstöður sýnisgasinnihalds.
Tafla 1 Efnasamsetning (massahlutfall,%)
| þáttur | C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | Mo | Cu | Al |
| staðlaða kröfu | ≤0,06 | ≤1,0 | ≤0,80 | ≤0,035 | ≤0,025 | 3,5-5,0 | 11.5-13.5 | 0,4-1,0 | ≤0,5 |
|
| Innra eftirlit innihaldsefna | ≤0,04 | 0,6-0,9 | 1,4-0,7 | ≤0,025 | ≤0,008 | 4,0-5,0 | 12.0-13.0 | 0,5-0,7 | ≤0,5 | ≤0,040 |
| Greindu niðurstöðurnar | 0,023 | 1.0 | 0,57 | 0,013 | 0,005 | 4,61 | 13.0 | 0,56 | 0,02 | 0,035 |
Tafla 2 Gasinnihald (ppm)
| gasi | H | O | N |
| Kröfur um innra eftirlit | ≤2,5 | ≤80 | ≤150 |
| Greindu niðurstöðurnar | 1,69 | 68,6 | 119,3 |
ZG06C r13N i4M o efnið var brætt í 30 tonna rafmagnsofni, hreinsað í 25T LF ofni til að blanda, stilla samsetningu og hitastig, og afkolað og afgasað í 25T VOD ofni, þannig að búið var að fá bráðið stál með ofurlítið kolefni, einsleit samsetning, hár hreinleiki og lítið innihald skaðlegra gasa. Að lokum var álvír notaður fyrir endanlega afoxun til að draga úr súrefnisinnihaldi í bráðnu stáli og betrumbæta kornin enn frekar.
2 Hitameðferðarferli próf
2.1 Prófunaráætlun
Steypuhlutinn var notaður sem prófunarhluti, stærð prófunarblokkarinnar var 70 mm × 70 mm × 230 mm og bráðabirgðahitameðferðin var mýkjandi glæðing. Eftir að hafa skoðað fræðiritin voru færibreytur hitameðhöndlunarferlisins sem voru valdar: staðlahitastig 1 010 ℃, aðalhitunarhitastig 590 ℃, 605 ℃, 620 ℃, aukahitastig 580 ℃ og mismunandi temprunarferli voru notuð til samanburðarprófa. Prófunaráætlunin er sýnd í töflu 3.
Tafla 3 Hitameðferðarprófunaráætlun
| Reynsluáætlun | Hitameðferðarprófunarferli | Tilraunaverkefni |
| A1 | 1 010 ℃ Venjulegt + 620 ℃ Hitun | Togeiginleikar Höggþol hörku HB Beygjueiginleikar Örbygging |
| A2 | 1 010 ℃ Venjulegt + 620 ℃ Hitun + 580 ℃ Hitun | |
| B1 | 1 010 ℃ Venjulegt + 620 ℃ Hitun | |
| B2 | 1 010 ℃ Venjulegt + 620 ℃ Hitun + 580 ℃ Hitun | |
| C1 | 1 010 ℃ Venjulegt + 620 ℃ Hitun | |
| C2 | 1 010 ℃ Venjulegt + 620 ℃ Hitun + 580 ℃ Hitun |
2.2 Greining á niðurstöðum prófa
2.2.1 Efnasamsetningargreining
Frá greiningarniðurstöðum á efnasamsetningu og gasinnihaldi í töflu 1 og töflu 2 eru helstu þættir og gasinnihald í samræmi við fínstillt samsetningarstýringarsvið.
2.2.2 Greining á niðurstöðum frammistöðuprófa
Eftir hitameðhöndlun í samræmi við mismunandi prófunarkerfi voru gerðar samanburðarprófanir á vélrænni eiginleika í samræmi við GB/T228.1-2010, GB/T229-2007 og GB/T231.1-2009 staðla. Tilraunaniðurstöðurnar eru sýndar í töflu 4 og töflu 5.
Tafla 4 Vélrænni eiginleikagreining mismunandi hitameðhöndlunarferla
| Reynsluáætlun | Rp0.2/Mpa | Rm/Mpa | A/％ | Z/％ | AKV/J(0℃） | Hörkugildi HBW |
| staðall | ≥550 | ≥750 | ≥15 | ≥35 | ≥50 | 210~290 |
| A1 | 526 | 786 | 21.5 | 71 | 168, 160, 168 | 247 |
| A2 | 572 | 809 | 26 | 71 | 142, 143, 139 | 247 |
| B1 | 588 | 811 | 21.5 | 71 | 153, 144, 156 | 250 |
| B2 | 687 | 851 | 23 | 71 | 172, 165, 176 | 268 |
| C1 | 650 | 806 | 23 | 71 | 147, 152, 156 | 247 |
| C2 | 664 | 842 | 23.5 | 70 | 147, 141, 139 | 263 |
Tafla 5 Beygjupróf
| Reynsluáætlun | Beygjupróf（d=25，a=90°） | mat |
| B1 | Sprunga5,2×1,2mm | Bilun |
| B2 | Engar sprungur | hæfur |
Frá samanburði og greiningu á vélrænni eiginleikum: (1) Normalizing + hitun hitameðhöndlun, efnið getur fengið betri vélrænni eiginleika, sem gefur til kynna að efnið hafi góða herðni. (2) Eftir að hitameðhöndlun hefur verið staðlað er afrakstursstyrkur og mýktleiki (lenging) tvöfaldrar temprunar bætt samanborið við staka temprun. (3) Frá skoðun og greiningu á beygjuframmistöðu er beygjuárangur B1 normalising + einhitunarprófunarferlisins óhæfur og beygjuprófunarframmistaða B2 prófunarferlisins eftir tvöfalda temprun er hæf. (4) Frá samanburði á prófunarniðurstöðum 6 mismunandi hitastigs hitastigs, hefur B2 aðferðakerfið 1 010 ℃ eðlileg + 605 ℃ einhitun + 580 ℃ efri temprun bestu vélrænu eiginleikana, með 687 MPa uppskeruþol, lenging 23%, höggseigni meira en 160J við 0 ℃, miðlungs hörku 268HB og hæfur beygjuárangur, sem allt uppfyllir frammistöðukröfur efnisins.
2.2.3 Málmfræðileg uppbyggingargreining
Málmfræðileg uppbygging efnis B1 og B2 prófunarferla var greind samkvæmt GB/T13298-1991 staðli. Mynd 1 sýnir málmfræðilega uppbyggingu staðlaðrar + 605 ℃ fyrstu temprun, og mynd 2 sýnir málmfræðilega uppbyggingu eðlilegrar + fyrstu temprun + annar temprun. Frá málmfræðilegri skoðun og greiningu er aðalbygging ZG06C r13N i4M o eftir hitameðferð lágkolefnis lath martensít + öfugt austenít. Frá málmfræðilegri uppbyggingu greiningu eru lath martensít knippi efnisins eftir fyrstu temprun þykkari og lengri. Eftir seinni temprun breytist fylkisbyggingin lítillega, martensítbyggingin er einnig örlítið hreinsuð og uppbyggingin er einsleitari; hvað varðar afköst, þá eru uppskeruþol og mýkt bætt að vissu marki.
Mynd 1 ZG06Cr13Ni4Mo eðlileg + ein temprandi örbygging
Mynd 2 ZG06Cr13Ni4Mo eðlileg + tvisvar hert málmbygging
2.2.4 Greining á niðurstöðum prófa
1) Prófið staðfesti að ZG06C r13N i4M o efni hefur góða herðni. Með því að staðla + herða hitameðferð getur efnið fengið góða vélræna eiginleika; afrakstursstyrkur og plasteiginleikar (lenging) tveggja temperinga eftir eðlileg hitameðferð eru mun hærri en eins temprun.
2) Prófunargreiningin sannar að uppbygging ZG06C r13N i4M o eftir eðlileg er martensít, og uppbyggingin eftir temprun er lágkolefnis mildaður martensít + öfugt austenít. Andstæða austenítið í hertu uppbyggingunni hefur mikinn hitastöðugleika og hefur veruleg áhrif á vélræna eiginleika, höggeiginleika og steypu- og suðuferliseiginleika efnisins. Því hefur efnið mikinn styrk, mikla plastseigu, viðeigandi hörku, góða sprunguþol og góða steypu- og suðueiginleika eftir hitameðferð.
3) Greindu ástæðurnar fyrir því að bæta aukahitunarafköst ZG06C r13N i4M o. Eftir eðlilega, hitun og hita varðveislu myndar ZG06C r13N i4M o fínkornað austenít eftir austenitization og breytist síðan í lágkolefnismartensít eftir hraða kælingu. Í fyrstu temprun fellur yfirmettað kolefni í martensítinu út í formi karbíða og dregur þar með úr styrk efnisins og bætir mýkt og seigleika efnisins. Vegna mikils hitastigs við fyrstu temprun framleiðir fyrsta temprun afar fínt öfugt austenít til viðbótar við mildaða martensítið. Þessum öfugu austenítum er að hluta til umbreytt í martensít við kælingu í temprun, sem gefur skilyrði fyrir kjarnamyndun og vöxt stöðugs öfugs austeníts sem myndast aftur við aukahitunarferlið. Tilgangur aukahitunar er að fá nægilega stöðugt öfugt austenít. Þessi andstæða austenít geta gengist undir fasabreytingu við plastaflögun og þar með bætt styrk og mýkt efnisins. Vegna takmarkaðra aðstæðna er ómögulegt að fylgjast með og greina hið gagnstæða austenít, þannig að þessi tilraun ætti að taka vélrænni eiginleika og örbyggingu sem helstu rannsóknarhluti til samanburðargreiningar.
3 Framleiðsluforrit
ZG06C r13N i4M o er hástyrkt ryðfríu stáli steypt stálefni með framúrskarandi frammistöðu. Þegar raunveruleg framleiðsla blaða er framkvæmd eru efnasamsetning og innra eftirlitskröfur sem ákvarðaðar eru af tilrauninni, og hitameðferðarferlið efri eðlileg + temprun notuð til framleiðslu. Hitameðferðarferlið er sýnt á mynd 3. Sem stendur er framleiðslu á 10 stórum vatnsaflsblöðum lokið og hefur frammistaðan öll uppfyllt kröfur notandans. Þeir hafa staðist endurskoðun notenda og fengið gott mat.
Fyrir eiginleika flókinna bogadregna blaða, stórar útlínur, þykka skafthausa og auðvelda aflögun og sprungur, þarf að gera nokkrar ferliráðstafanir í hitameðhöndlunarferlinu:
1) Skafthausinn er niður og blaðið upp. Ofnhleðslukerfið er notað til að auðvelda lágmarks aflögun, eins og sýnt er á mynd 4;
2) Gakktu úr skugga um að það sé nógu stórt bil á milli steypanna og milli steypanna og púðajárnsbotnplötunnar til að tryggja kælingu og tryggðu að þykkt skafthausið uppfylli kröfur um úthljóðskynjun;
3) Upphitunarstig vinnustykkisins er skipt upp mörgum sinnum til að lágmarka skipulagsálag steypunnar meðan á hitunarferlinu stendur til að koma í veg fyrir sprungur.
Framkvæmd ofangreindra hitameðferðarráðstafana tryggir hitameðhöndlunargæði blaðsins.
Mynd 3 ZG06Cr13Ni4Mo blað hitameðferðarferli
Mynd 4 Blað hitameðferð ferli ofni hleðsla kerfi
4 Niðurstöður
1) Byggt á innri eftirliti með efnasamsetningu efnisins, með prófun á hitameðferðarferlinu, er ákveðið að hitameðferðarferlið ZG06C r13N i4M o hástyrktu ryðfríu stáli efni sé hitameðferðarferli upp á 1 010 ℃ eðlileg + 605 ℃ aðal temprun + 580 ℃ efri temprun, sem getur tryggt að vélrænni eiginleikar, lághita höggeiginleikar og kaldbeygjueiginleikar steypuefnisins uppfylli staðlaðar kröfur.
2) ZG06C r13N i4M o efni hefur góða herðni. Uppbyggingin eftir eðlileg + tvisvar hitunarhitameðferð er lágkolefnis lath martensít + öfugt austenít með góða frammistöðu, sem hefur mikinn styrk, mikla plastseigju, viðeigandi hörku, góða sprunguþol og góða steypu- og suðuafköst.
3) Hitameðhöndlunarkerfið með því að staðla + tvisvar hitun sem ákvarðað er af tilrauninni er beitt til framleiðslu á hitameðhöndlunarferli stórra blaða og efniseiginleikar uppfylla allir staðlaðar kröfur notandans.
Birtingartími: 28. júní 2024
